5電力系統(tǒng)的無(wú)功功率和電壓調(diào)整新

1、5電力系統(tǒng)的無(wú)功功率和電壓調(diào)整第二節(jié) 無(wú)功功率與電壓調(diào)整一、 電壓的作用 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)用戶造成不良的影響。比如：電壓低的危害：在電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的用電設(shè)備為異步電動(dòng)機(jī)，各種電熱設(shè)備、照明以及家用電器。這些設(shè)備與電壓都保持著一定的關(guān)系，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是與其端電壓的平方成正比，當(dāng)電壓下降時(shí)，轉(zhuǎn)矩也下降，如果電動(dòng)機(jī)所拖的機(jī)械負(fù)荷的阻力矩（負(fù)荷）不變，隨著電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差增大，定子電流也隨之增大，發(fā)熱增加，繞組溫度增高，加速絕緣老化。當(dāng)電壓再低時(shí)，電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。電壓低了，照明燈發(fā)光不足，電爐冶煉時(shí)間長(zhǎng)，降低效率。電壓降低，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和能量損耗將加

2、大，電壓過(guò)低還可能危及電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。電壓高的危害：電壓偏高，用電設(shè)備的使用壽命將縮短，電壓高，加在設(shè)備上的電場(chǎng)變的強(qiáng)，使介質(zhì)中的局部產(chǎn)生放電，這是電老化。絕緣的老化分為電老化、熱老化、環(huán)境老化。在超高壓網(wǎng)絡(luò)中還將增加電暈損耗等。因此電力系統(tǒng)根據(jù)電壓等級(jí)的不同，制定了各類用戶的允許電壓偏移。1.35kV及以上用戶供電電壓正負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10%。2.10kV用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的±7%。3.380V用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的±7%。4.220V用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的+5%-10%。事故后，考慮時(shí)間較短，事故又不經(jīng)

3、常發(fā)生，電壓偏移容許比正常值再多5%。二、 系統(tǒng)中的無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)中，各種無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和電網(wǎng)損耗的需求。電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的要求是：系統(tǒng)中的無(wú)功電源可能發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于所需要的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗，為了保證安全，應(yīng)有一定的儲(chǔ)備。QGC-QLD-QL=Qres QGC為系統(tǒng)的無(wú)功電源之和；QLD為系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷之和；QL為網(wǎng)絡(luò)無(wú)功損耗之和，這個(gè)損耗包含線路電抗的無(wú)功損耗，為正，線路的充電功率，為負(fù)。一般在110KV電壓等級(jí)及以上才計(jì)算這部分功率。三、 無(wú)功功率的產(chǎn)生和電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)負(fù)荷中，都屬于電感性負(fù)荷，這不可避免的要消耗無(wú)功功率，現(xiàn)在以

4、幾個(gè)典型的無(wú)功負(fù)荷研究無(wú)功功率與電壓的關(guān)系。1.異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)是電力系統(tǒng)中的主要無(wú)功負(fù)荷，占了比較大的比重。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的等值電路，列出它所消耗的無(wú)功功率為：從以上公式看出，為勵(lì)磁功率，根據(jù)公式看，它同電壓平方成正比，但實(shí)際上，當(dāng)電壓較高時(shí)，由于飽和影響，勵(lì)磁電抗還將下降。所需的無(wú)功更多。為漏抗所需的無(wú)功損耗，如果負(fù)載功率不變，則當(dāng)電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)差將增大，定子電流隨之增大，相應(yīng)地在漏抗中的無(wú)功損耗也要增大。綜合這兩部分無(wú)功功率的變化特點(diǎn)，可得異步電機(jī)的無(wú)功功率與端電壓的關(guān)系。從曲線圖中看出，在額定電壓附近，電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率隨電壓的升降而增減，當(dāng)電壓明顯地低于額定值時(shí)，無(wú)功功率主要由漏抗

5、中的無(wú)功損耗決定，隨電壓下降具有上升的性質(zhì)。2.變壓器的無(wú)功損耗變壓器無(wú)功損耗包括勵(lì)磁損耗和漏抗損耗。勵(lì)磁功率大致與電壓平方成在正比，當(dāng)通過(guò)變壓器的視在功率不變時(shí)，漏抗中損耗的無(wú)功功率與電壓平方正反比，變壓器的無(wú)功損耗電壓特性也與異步電動(dòng)機(jī)的相似。由于變壓器的、數(shù)值比較大，變壓器在額定情況下，消耗的無(wú)功功率的數(shù)值相當(dāng)可觀，因此變壓器空載運(yùn)行也要消耗電能。3.輸電線路的無(wú)功損耗輸電線路用形等值電路表示，線路串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗與所通過(guò)電流的平方成正比即:線路電容的充電功率線路的無(wú)功功率總損耗為: +=從線路的無(wú)功功率總損耗可以看出，線路輕載時(shí)，線路的無(wú)功總損耗為負(fù)，電路變?yōu)榱藷o(wú)功電源，這就是

6、晚高峰過(guò)后，二灘電廠機(jī)組需深度進(jìn)相運(yùn)行的原因。從以上幾個(gè)典型的無(wú)功損耗元件的無(wú)功損耗特性可以看出，電壓與無(wú)功成在一定的關(guān)系。四、 系統(tǒng)中的無(wú)功電源1.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)即是唯一的有功電源，又是最基本的無(wú)功功率電源，二灘電廠發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下可以發(fā)出無(wú)功功率為：VAR，發(fā)電機(jī)不僅能發(fā)出無(wú)功，也能吸收系統(tǒng)過(guò)剩的無(wú)功?，F(xiàn)用于系統(tǒng)無(wú)功的調(diào)節(jié)。2.同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，過(guò)勵(lì)磁時(shí)，向系統(tǒng)提供感性無(wú)功，欠勵(lì)磁時(shí)，從系統(tǒng)吸收感性無(wú)功。3.靜電電容器和靜止補(bǔ)償器電容器向系統(tǒng)提供的無(wú)功功率，由該式可知，供出的無(wú)功功率與系統(tǒng)電壓的平方成正比，所以，在系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓比較低，系統(tǒng)需要無(wú)功功率時(shí)，電容器反而

7、不能提供，調(diào)節(jié)性能差。靜止補(bǔ)償器是由電容和電抗并聯(lián)組成，調(diào)節(jié)性能比電容器好。五、 電壓調(diào)節(jié)電壓的調(diào)整，一般采用就地調(diào)整，因?yàn)闊o(wú)功在線路上的傳輸會(huì)既增加電壓損耗，又增加有功損耗。電壓的調(diào)壓方式：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、常調(diào)壓。大負(fù)荷時(shí)升高電壓、小負(fù)荷時(shí)降低電壓，這種調(diào)壓方式稱為“逆調(diào)壓”。大負(fù)荷時(shí)允許電壓低運(yùn)行，但不能低于額定值的2.5%；小負(fù)荷時(shí)允許電壓高一些，但不超過(guò)額定電壓的7.5%，這種方式成為順調(diào)壓。介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間的調(diào)壓叫常調(diào)壓，即在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為恒定的數(shù)值。逆調(diào)壓方式用于遠(yuǎn)距離，負(fù)荷波動(dòng)大的中樞點(diǎn)，二灘屬于此種。順調(diào)壓方式用于離負(fù)荷中心近、或負(fù)荷波動(dòng)小的中樞點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)電壓

8、調(diào)整的方法：1. 發(fā)電機(jī)調(diào)壓 改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小進(jìn)行調(diào)壓。2.改變變壓的分接頭進(jìn)行調(diào)壓我們廠的主變壓器和廠高變的高壓側(cè)都有分接頭，能調(diào)整分接頭進(jìn)行調(diào)壓。變壓器調(diào)壓是有級(jí)調(diào)壓，變化幅度比較大。分接頭在高壓側(cè)。變壓器調(diào)壓分為：有載調(diào)壓和無(wú)載調(diào)壓。有載調(diào)壓一種是本身就具有調(diào)壓繞組，另一種在串并在主變壓上，這相當(dāng)于在路上串聯(lián)了一個(gè)附加電勢(shì)。3.改變網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率分配各電網(wǎng)點(diǎn)采用無(wú)功設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。4.改變線路參數(shù)在線路上串接入靜電電容器，利用電容器的容抗補(bǔ)償線路的感抗，使電壓損耗中分量減小，從而提高線路末端電壓。未串前： 串后:以上兩式電壓損耗之差為線路末端電壓提高的數(shù)值.串聯(lián)接入的電容器安裝地點(diǎn)

9、與負(fù)荷和電源的分布有關(guān),地點(diǎn)選擇的原則是:使沿線電壓盡可能均勻,各負(fù)荷點(diǎn)電壓都在允許范圍內(nèi),電容的串接要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)定,對(duì)單電源線路,要求到線路末端安裝,這樣可以使避免始端電壓過(guò)高和通過(guò)電容器的短路電流過(guò)大,二灘屬于此種,對(duì)沿線有若干個(gè)負(fù)荷,安裝在補(bǔ)償前產(chǎn)生二分之一線路電壓損耗之處.補(bǔ)償效果:線路上加上串補(bǔ)后線路末端電壓可以提升，串補(bǔ)一般用于35KV、10KV、負(fù)荷波動(dòng)大而頻繁、功率因數(shù)又很低的配電線路上，補(bǔ)償所需要的容抗值XC和被補(bǔ)償線路原來(lái)的感抗值XL之比稱為補(bǔ)償度，一般、在14之間。對(duì)超高壓輸電線路加上串補(bǔ)，其作用在于提高輸送容量和提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。還有補(bǔ)償度也不一致。6-1 電力系統(tǒng)

10、總無(wú)功功率的平衡 電力系統(tǒng)中的電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。保證供給用戶的電壓與其額定值的 偏移不超過(guò)規(guī)定的數(shù)值是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。從前面分析可知，電力系統(tǒng)中 的電壓與系統(tǒng)中的無(wú)功功率密切相關(guān)，為保證系統(tǒng)的電壓水平，系統(tǒng)中應(yīng)有充足的無(wú)功電 源。本節(jié)就是分析無(wú)功功率與電壓的關(guān)系，以及對(duì)電壓的調(diào)整問(wèn)題。一、 無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1.無(wú)功負(fù)荷：除白只燈消耗有功外，絕大部分異步電動(dòng)機(jī)消耗無(wú)功。要保持負(fù)荷的電壓水平，就得供給負(fù)荷所需要的無(wú)功功率，只有當(dāng)系統(tǒng)有能力供給足夠的無(wú)功時(shí)，負(fù)荷的端電壓才能維持在正常的水平。如果系統(tǒng)的無(wú)功電源容量不足，負(fù)荷的端電壓將被迫降低，所以維持電力系統(tǒng)

11、的電壓水平與無(wú)功功率之間有著不可分割的關(guān)系。 電力系統(tǒng)綜合無(wú)功負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性如圖43所示。它的特點(diǎn)是：電壓略低于額定值時(shí)，無(wú)功功率隨電壓下降較為明顯；當(dāng)電壓下降幅度較大時(shí)，無(wú)功功率減小的程度逐漸變小。2. 變壓器無(wú)功損耗變壓器中的無(wú)功功率損耗分為兩部分，即勵(lì)磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中，勵(lì)磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流的百分值，約為；繞組漏抗中損耗，在變壓器滿載時(shí)，基本上等于短路電壓的百分值，約為。因此，對(duì)一臺(tái)變壓器或一級(jí)變壓器的網(wǎng)絡(luò)而言，變壓器中的無(wú)功功率損耗并不大，滿載時(shí)約為它額定容量的百分之十幾。但對(duì)多級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)，變壓器中的無(wú)功功率損耗就相當(dāng)可觀。3. 輸電線路無(wú)功損耗電力

12、線路上的無(wú)功功率損耗也分為兩部分，即并聯(lián)導(dǎo)納和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。并聯(lián)電納中的無(wú)功功率損耗可表示為可見(jiàn)，并聯(lián)電納中的無(wú)功功率與線路電壓的平方成正比，呈容性，又稱為線路的充電功率。而串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗可表示為可見(jiàn)，串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率與負(fù)荷電流的平方成正比，呈感性。以上兩部分無(wú)功功率的總和反映線路上的無(wú)功功率損耗。如果容性大于感性，則向系統(tǒng)輸送無(wú)功；如果感性大于容性，則向系統(tǒng)吸收無(wú)功。因此，電力線路究竟是損耗無(wú)功還是發(fā)無(wú)功，則需要按具體情況作具體的分析、計(jì)算。二、電網(wǎng)中的無(wú)功電源1. 發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)既是有功功率電源，又是最基本的無(wú)功功率電源。在正常運(yùn)行時(shí)，其定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不

13、應(yīng)超過(guò)額定值。設(shè)發(fā)電機(jī)額定視在功率為，額定有功功率為，額定功率因數(shù)為，則發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出的額定無(wú)功功率為由上分析可知，發(fā)電機(jī)供給的無(wú)功不是無(wú)限可調(diào)的，當(dāng)發(fā)電廠距用戶較遠(yuǎn)時(shí)，無(wú)功所引起的線損較大，這種情況下，則應(yīng)在用戶中心設(shè)置補(bǔ)償裝置。2電容器電容器只能向系統(tǒng)供給無(wú)功功率，它可以根據(jù)需要由許多電容器連接成組。因此，優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器組的容量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，使用起來(lái)比較靈活。靜電電容器在運(yùn)行時(shí)的功率損耗較小，約為額定容量的0.30.5。電容器所供出的無(wú)功功率與其端電壓的平方成正比，即式中 電容器的容抗。缺點(diǎn)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無(wú)功功率也將減小，導(dǎo)致系

14、統(tǒng)電壓水平進(jìn)一步下降，這是其不足的地方。特點(diǎn)：電容器所供應(yīng)的感性無(wú)功與其端電壓的平方成正比，電容器分組投切，非連續(xù)可調(diào)。3.調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是只發(fā)無(wú)功功率的同步發(fā)電機(jī)，它在過(guò)激運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)供給無(wú)功功率，欠激運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸取無(wú)功功率。優(yōu)點(diǎn)：平滑地改變它的無(wú)功功率的大小及方向，從而平滑地調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓。但在欠激狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其容量約為過(guò)激運(yùn)行時(shí)額定容量的5060。同步調(diào)相機(jī)可以裝設(shè)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，能自動(dòng)地在系統(tǒng)電壓降低時(shí)增加輸出無(wú)功以維持系統(tǒng)電壓。在有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí)，在系統(tǒng)故障情況下也能調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。缺點(diǎn)：運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生有功功率損耗，一般在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，有功功率損耗

15、為額定容量的1.53，容量越小，所占的比重越大，在輕負(fù)荷時(shí)，這一比例數(shù)也要增大；小容量的同步調(diào)相機(jī)每千伏安的費(fèi)用大，故同步調(diào)相機(jī)適用于大容量集中使用；同步調(diào)相機(jī)為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，維護(hù)工作量相對(duì)較大。3靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器（SVC）P245頁(yè)和靜止調(diào)相機(jī)是分別與電容器和調(diào)相機(jī)相對(duì)應(yīng)而又同屬“靈活交流輸電系統(tǒng)”范疇的兩種無(wú)功功率電源。靜止補(bǔ)償器由電力電容器與電抗器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，兩者結(jié)合起來(lái)，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就成為能夠平滑地改變輸出(或吸收)無(wú)功功率的靜止補(bǔ)償器。靜止補(bǔ)償器有很多類型，目前較為完善的有直流助磁飽和電抗器型、晶閘管控制電抗器型

16、、自飽和電抗器型三種，如圖4-5所示。這三種補(bǔ)償器都有兩個(gè)支路，左側(cè)支路為電抗器支路，右側(cè)支路為電容器支路。它們的共同點(diǎn)是其中的電容器支路，既為同步頻率下感性無(wú)功功率的電源，又因電容C與電感串聯(lián)構(gòu)成諧振回路，并作高次諧波的濾波器，濾去補(bǔ)償器中各電磁元件產(chǎn)生的5、7、11、13、等奇次諧波電流，這類支路是不可控的。它們的不同點(diǎn)集中在電抗器支路，直流助磁飽和電抗器和晶閘管控制電抗器都是可控電抗器，而自飽和電抗器則不可控；晶閘管控制電抗器是不飽和電抗器，其他兩種則都是飽和電抗器。顯然，靜止補(bǔ)償器向系統(tǒng)供應(yīng)感性無(wú)功功率的容量取決于它的電容器支路，從系統(tǒng)吸取感性無(wú)功功率的容量則取決于它的電抗器支路。 優(yōu)

17、點(diǎn)：快速平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，以滿足無(wú)功功率的要求，這樣就克服了電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置只能作電源不能作負(fù)荷、調(diào)節(jié)不連續(xù)的缺點(diǎn)；與同步調(diào)相機(jī)相比較，靜止補(bǔ)償器運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、功率損耗小，能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不平衡的負(fù)荷變化，對(duì)于沖擊性負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：費(fèi)用高。三、無(wú)功功率平衡綜合以上所述的無(wú)功功率負(fù)荷、無(wú)功功率損耗及無(wú)功功率電源，就可以作出系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡。如果發(fā)電機(jī)所發(fā)無(wú)功功率為，調(diào)相機(jī)所發(fā)無(wú)功功率為，電容器所供無(wú)功功率為，靜止補(bǔ)償器所供無(wú)功功率為，而負(fù)荷消耗的無(wú)功功率為，變壓器的無(wú)功損耗為，線路電抗無(wú)功損耗為，線路電納無(wú)功損耗為，因此，相似于有功

18、功率的平衡，無(wú)功功率的平衡式為 (4-1)此式還可簡(jiǎn)寫(xiě)為 (4-2)式中 無(wú)功功率電源容量之和； 無(wú)功功率負(fù)荷之和； 電力網(wǎng)中的無(wú)功功率損耗。在無(wú)功平衡的基礎(chǔ)上，應(yīng)有一定的無(wú)功備用。無(wú)功備用容量一般為無(wú)功負(fù)荷的78，以防止負(fù)荷增大時(shí)電壓質(zhì)量下降。通常將無(wú)功備用容量放在發(fā)電廠內(nèi)。發(fā)電機(jī)一般在額定功率因數(shù)以下運(yùn)行，若發(fā)電機(jī)有一定的有功備用容量，也就保持了一定的無(wú)功備用容量。應(yīng)該指出，進(jìn)行無(wú)功功率平衡計(jì)算的前提應(yīng)是系統(tǒng)的電壓水平正常。若不能在正常電壓水平下保證無(wú)功功率的平衡，則系統(tǒng)的電壓質(zhì)量就不能保證。從系統(tǒng)綜合負(fù)荷無(wú)功功率-電壓靜態(tài)特性曲線可清楚地看到這一點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)中某些負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓低落的原因是由

19、于系統(tǒng)中無(wú)功電源不足時(shí)，那么調(diào)壓?jiǎn)栴}就與無(wú)功功率的合理供應(yīng)和合理使用是分不開(kāi)的。如果不從解決無(wú)功電力不足的問(wèn)題著手，而是調(diào)節(jié)電源，使發(fā)電機(jī)多發(fā)無(wú)功，這是很不合理的。因?yàn)殡娫磁c負(fù)荷間距離較遠(yuǎn)，發(fā)電機(jī)多發(fā)的功率在網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗也大，不易調(diào)高末端電壓。而且，為了防止發(fā)電機(jī)因輸出過(guò)多的功率而嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷，往往不得不降低整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平，以減小無(wú)功功率的消耗量，所以這就不免出現(xiàn)電壓水平低落和無(wú)功出力不足的惡性循環(huán)。因此，在個(gè)別負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓較低的情況下，就應(yīng)想法增加無(wú)功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)充系統(tǒng)的無(wú)功，從而抬高電壓水平。63 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整一、調(diào)整電壓的必要性電力系統(tǒng)的電壓和頻率一樣也需要經(jīng)常調(diào)整。由于電壓

20、偏移過(guò)大時(shí)，會(huì)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的“電壓崩潰“，造成大面積停電。l 系統(tǒng)電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)的定子電流將因其功率角的增大而增大。如這時(shí)電流源已達(dá)額定值，則電壓降低后，將使其超過(guò)額定值。l 當(dāng)系統(tǒng)電壓降低時(shí)，各類負(fù)荷中占比重最大的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率增大，從而，電動(dòng)機(jī)各繞組中的電流將增大，溫升將增加，效率將降低，壽命將縮短。l 照明負(fù)荷，尤其是白熾燈，對(duì)電壓變化的反應(yīng)最靈敏。電壓過(guò)高，白熾燈的壽命將大為縮短；電壓過(guò)低，亮度和發(fā)光效率又要大幅下降。l 系統(tǒng)電壓過(guò)高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損，而且變壓器、電動(dòng)機(jī)鐵芯會(huì)飽和，鐵芯損耗增大，溫升將增加，壽命將縮短。二、 電

21、壓波動(dòng)和電壓管理1電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)分為兩類：l 周期長(zhǎng)、波動(dòng)面大、主要由生產(chǎn)、生活和氣象條件變化引起的負(fù)荷變動(dòng)所導(dǎo)致的電壓變動(dòng)。l 沖擊性和間歇性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)。如往復(fù)式泵、電弧爐、卷?yè)P(yáng)機(jī)、通風(fēng)設(shè)備等。電壓閃變、電壓跌落等。習(xí)慣上所謂的電壓調(diào)整是針對(duì)第一類的，對(duì)第二類可采取專門措施。2 電壓管理（1） 電壓中樞點(diǎn)的選擇電力系統(tǒng)調(diào)整電壓的目的，是要在各種運(yùn)行方式下，能維持各用電設(shè)備的端電壓在規(guī)定的波動(dòng)范圍內(nèi)，從而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用電設(shè)備數(shù)量極大，因此電力系統(tǒng)運(yùn)行部門對(duì)網(wǎng)絡(luò)各母線電壓及各用電設(shè)備的端電壓進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整是不可能的，而且也沒(méi)有必要。在電力系

22、統(tǒng)中常常選擇一些有代表性的點(diǎn)作為電壓中樞點(diǎn)，運(yùn)行人員監(jiān)視中樞點(diǎn)電壓，將中樞點(diǎn)電壓控制調(diào)整在允許的電壓偏移范圍內(nèi)。只要這些中樞點(diǎn)的電壓質(zhì)量滿足要求，其他各點(diǎn)的電壓質(zhì)量基本上滿足要求。所謂電壓中樞點(diǎn)系指那些能反映和控制整個(gè)系統(tǒng)電壓水平的點(diǎn)。一般選擇下列母線作為中樞點(diǎn)：(1)大型發(fā)電廠的高壓母線(高壓母線上有多回出線時(shí))；(2)樞紐變電所的二次母線；(3)有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。下圖所示發(fā)電廠低壓母線I和末端變電所二次母線可作為中樞點(diǎn)。（2）中樞點(diǎn)電壓和負(fù)荷電壓的關(guān)系為對(duì)中樞點(diǎn)電壓進(jìn)行控制和調(diào)整，必須首先確定中樞點(diǎn)電壓的允許波動(dòng)范圍。一般各負(fù)荷點(diǎn)都允許有一定的電壓偏移，例如，負(fù)荷點(diǎn)允許電壓偏移

23、為±5，再計(jì)及由負(fù)荷點(diǎn)到中樞點(diǎn)的線路上的電壓損耗，便可確定中樞點(diǎn)電壓的波動(dòng)范圍。這就是常說(shuō)的電壓的不等約束條件。對(duì)一個(gè)實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和負(fù)荷曲線已知后，要確定中樞點(diǎn)的電壓波動(dòng)范圍，如圖4-12 (a) 所示由一個(gè)中樞點(diǎn)i向兩個(gè)負(fù)荷j、k供電的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。設(shè)j、k兩負(fù)荷允許電壓偏移都為±5，如圖4-12 (b) 所示；負(fù)荷j、k的簡(jiǎn)化日負(fù)荷曲線如圖4-12 (c) (d) 所示；設(shè)由于這兩個(gè)負(fù)荷功率的流通，線路i-j、i-k上的電壓損耗分別如圖4-12 (e) 、(f)所示。求中樞點(diǎn)電壓的波動(dòng)范圍。即編制中樞點(diǎn)電壓變化曲線。根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求，可求出中樞點(diǎn)電壓的波動(dòng)范

24、圍。只滿足j負(fù)荷時(shí)，中樞點(diǎn)電壓應(yīng)維持的電壓為：08時(shí) ；824時(shí) 。只滿足k負(fù)荷時(shí)，中樞點(diǎn)電壓應(yīng)維持的電壓為：016時(shí) ；1624時(shí) 。根據(jù)這些要求可作出中樞點(diǎn)i電壓的變動(dòng)范圍如圖4-13所示。將圖4-13 (a) 、(b) 合并，就可得同時(shí)滿足負(fù)荷j、k要求的中樞點(diǎn)i的電壓允許變動(dòng)范圍，如圖4-14 (a) 中的陰影部分。可見(jiàn)，同時(shí)滿足j、k兩點(diǎn)電壓要求時(shí)，中樞點(diǎn)電壓的變動(dòng)范圍為：08時(shí) ；816時(shí) ；1624時(shí) 。由以上可知，雖然負(fù)荷j、k允許的電壓偏移都是±5，即都有10的允許變化范圍，但由于中樞點(diǎn)i與這些負(fù)荷之間線路上電壓損耗、的大小和變化規(guī)律都不相同，要同時(shí)滿足這兩個(gè)負(fù)荷對(duì)

25、電壓質(zhì)量的要求，中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍大大縮小了，最小時(shí)僅有1。若同時(shí)考慮兩個(gè)負(fù)荷，兩個(gè)負(fù)荷對(duì)中樞點(diǎn)電壓的允許波動(dòng)范圍沒(méi)有相交的陰影部分，則中樞點(diǎn)不能同時(shí)滿足兩個(gè)負(fù)荷對(duì)電壓的要求。例如，設(shè)824時(shí)，增大為0.12，則816時(shí)，從曲線上找不到公共的陰影部分，中樞點(diǎn)i的電壓就難以同時(shí)滿足負(fù)荷j、k對(duì)電壓質(zhì)量的要求，如圖4-14 (b) 所示。一旦出現(xiàn)這種情況，僅靠控制中樞點(diǎn)電壓已不足以控制所有負(fù)荷點(diǎn)的電壓，則應(yīng)考慮采取其他措施。（3）中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式當(dāng)在實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，由于缺乏必要的數(shù)據(jù)而無(wú)法確定中樞點(diǎn)的電壓控制范圍時(shí)，可根據(jù)中樞點(diǎn)所管轄的電力系統(tǒng)中負(fù)荷分布的遠(yuǎn)近及負(fù)荷波動(dòng)的程度，對(duì)中樞點(diǎn)

26、的電壓調(diào)整方式提出原則性要求，以確定一個(gè)大致的電壓波動(dòng)范圍。這種電壓調(diào)整方式一般分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓三類。(1)逆調(diào)壓。對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)至負(fù)荷點(diǎn)的供電線較長(zhǎng)，且負(fù)荷變動(dòng)較大，則在最大負(fù)荷時(shí)要提高中樞點(diǎn)的電壓，以抵償線路上因最大負(fù)荷而增大的電壓損耗；在最小負(fù)荷時(shí)則要將中樞點(diǎn)電壓降低一些，以防止負(fù)荷點(diǎn)的電壓過(guò)高，一般對(duì)這種情況的中樞點(diǎn)實(shí)行“逆調(diào)壓”。采用逆調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)較線路的額定電壓高5，即1.05；在最小負(fù)荷時(shí)等于線路的額定電壓，即1.0。(2)順調(diào)壓。對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)至負(fù)荷點(diǎn)的供電線路不長(zhǎng)，負(fù)荷大小變動(dòng)不大，線路上的電壓損耗也很小，在這種情況下，可對(duì)中樞

27、點(diǎn)采用“順調(diào)壓”。采用順調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的+2.5，即1.025；在最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些，但不高于線路額定電壓的+7.5，即1.075。(3)常調(diào)壓。對(duì)于中型網(wǎng)絡(luò)，如負(fù)荷變動(dòng)較小，線路上電壓損耗也較小，這種情況只要把中樞點(diǎn)電壓保持在較線路電壓高25%的數(shù)值，不必隨負(fù)荷變化來(lái)調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓，仍可保證負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量，這種方式稱為“常調(diào)壓”。以上都是指系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)壓方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，因電壓損耗比正常時(shí)大，故電壓質(zhì)量允許降低一些。如前所述，事故時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的電壓偏移允許較正常時(shí)再增大5。（3）電壓調(diào)整的基本原理如上圖所以

28、調(diào)壓措施有：1）改變發(fā)電機(jī)端電壓；2）調(diào)節(jié)變壓器分接頭；3）并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償；4）串聯(lián)電容器補(bǔ)償。因運(yùn)行和技術(shù)方面的原因，已很少用。四、借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓現(xiàn)代大中型同步發(fā)電機(jī)大都裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)整就是借助于發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，改變勵(lì)磁機(jī)電壓而實(shí)現(xiàn)的。改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，就可以改變發(fā)電機(jī)定子的端電壓?，F(xiàn)在用于同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置種類很多，但原理是相同的。如圖4-15所示，發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由量測(cè)濾波、綜合放大、移相觸發(fā)、晶閘管輸出及轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋等環(huán)節(jié)組成。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓變化時(shí)，測(cè)量單元測(cè)得的信號(hào)與給定電壓相比較，得到的電壓偏差信號(hào)經(jīng)放大后，又作用于移相觸發(fā)單元

29、，產(chǎn)生不同相位的觸發(fā)脈沖，進(jìn)而改變晶閘管元件的導(dǎo)通角，使調(diào)節(jié)器輸出發(fā)生變化，勵(lì)磁機(jī)電壓隨之變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓的目的。這種調(diào)壓方法，不需增加額外的設(shè)備，因此是最經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)壓措施，應(yīng)優(yōu)先考慮。但對(duì)線路較長(zhǎng)且是多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，并有地方負(fù)荷的情況下，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓就不能滿足負(fù)荷點(diǎn)的電壓要求。圖4-16所示為一多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓及最大、最小負(fù)荷時(shí)的電壓損耗均標(biāo)于圖中。最大負(fù)荷時(shí)，從發(fā)電機(jī)至線路末端的總電壓損耗為35，最小負(fù)荷時(shí)，總電壓損耗為15，兩者相差20，而對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，考慮機(jī)端負(fù)荷的要求及供電至地方負(fù)荷線路上的電壓損耗，其電壓調(diào)整范圍為05，因此，僅靠發(fā)電機(jī)機(jī)端調(diào)壓不能滿

30、足遠(yuǎn)方負(fù)荷的電壓要求，還應(yīng)采用其他調(diào)壓方法。 五、借改變變壓器變比調(diào)壓1、降壓變壓器普通雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組都留有幾個(gè)抽頭供調(diào)壓選擇使用。一般容量為6300kVA及以下的變壓器有三個(gè)抽頭，分別為1.05、095處引出，調(diào)壓范圍為±5，其為高壓側(cè)額定電壓，在處引出的抽頭被稱為主抽頭。容量為8000kVA及以上的變壓器有五個(gè)抽頭，分別為1.05、1.025、0.975、0.95處引出，調(diào)壓范圍為±2×25。如上圖，為一降壓變壓器，最大負(fù)荷時(shí)：高壓側(cè)母線電壓； 歸算到高壓側(cè)的變壓器中的電壓損耗；低壓側(cè)的額定電壓； 低壓側(cè)要求的實(shí)際電壓；應(yīng)選

31、擇的高壓側(cè)分接頭電壓；Uimax-歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓最大負(fù)荷下：最小負(fù)荷下：如果變壓器為無(wú)載調(diào)壓變壓器，（分接頭不能在線調(diào)節(jié)）根據(jù)選定一個(gè)最接近的分接頭后，再按選定的分接頭校驗(yàn)?zāi)妇€實(shí)際電壓是否滿足要求。其返回校驗(yàn)過(guò)程為：（1） 求低壓母線電壓最大負(fù)荷時(shí)： 最小負(fù)荷時(shí)： （2） 求電壓偏移百分?jǐn)?shù)最大負(fù)荷時(shí)： 最小負(fù)荷時(shí)：將上述結(jié)果與調(diào)壓要求相比較，如果電壓偏移均在要求范圍內(nèi)，即說(shuō)明所選分接頭合適。例4-1 圖4-18所示某降壓變電所裝設(shè)一臺(tái)容量為20MVA、電壓為11011kV的變壓器及其等值電路。要求變壓器低壓側(cè)的電壓偏移在最大、最小負(fù)荷時(shí)分別不超過(guò)額定值的2.5和7.5，最大負(fù)荷為1

32、8MVA，最小負(fù)荷為7MVA，變壓器高壓側(cè)的電壓在任何運(yùn)行情況下均維持107.5kV，變壓器參數(shù)為：，kW，勵(lì)磁影響不計(jì)，試選擇變壓器的分接頭。解 變壓器的電阻和電抗末端最大、最小負(fù)荷為最大、最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)實(shí)際調(diào)壓要求的電壓為在最大、最小負(fù)荷時(shí)，低壓側(cè)的電壓由下式求得(忽略變壓器的功率損耗)解得 于是，可按式(4-5)、式(4-6)求最大、最小負(fù)荷時(shí)分接頭電壓所以由式(4-7) 得 故選擇電壓為110× (12.5)：107.25kV的分接頭。校驗(yàn)：按式(4-8)求低壓母線電壓：最大負(fù)荷時(shí) kV 最小負(fù)荷時(shí) kV按式(4-9)求電壓偏移最大負(fù)荷時(shí) 最小負(fù)荷時(shí) 可比較知，所選擇的分接

33、頭滿足調(diào)壓要求。注意：只有當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率電源容量充足時(shí)，用改變變壓器變比調(diào)壓才能奏效。因此，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，首先應(yīng)裝設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。2、升壓變壓器與降壓變壓器的區(qū)別只是功率流向是從低壓側(cè)到高壓側(cè)，故高壓母線電壓應(yīng)與變壓器損耗相加，其余步驟相同。最大負(fù)荷下： 最小負(fù)荷下：3、三繞組變壓器三繞組變壓器在高中壓繞組有分接頭，可兩次套用雙繞組變壓器分接頭的選擇方法。一般先按低壓側(cè)調(diào)壓要求確定高壓側(cè)分接頭，然后再用選定的高壓側(cè)分接頭考慮中壓側(cè)調(diào)壓要求，確定中壓側(cè)分接頭。最后再校驗(yàn)。4、有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)載情況下調(diào)整分接頭，可以在最大和最小負(fù)荷時(shí)分別選用合適的分接頭，而且調(diào)節(jié)

34、范圍比較大，一般在15%以上。圖4-20是內(nèi)部具有調(diào)壓繞組的有載調(diào)壓變壓器的原理接線圖。它的主繞組同一個(gè)具有若干個(gè)分接頭的調(diào)壓繞組串聯(lián)，依靠特殊的切換裝置可以在負(fù)荷電流下改換分接頭。切換裝置有兩個(gè)可動(dòng)觸頭和，改換分接頭時(shí)，先將一個(gè)可動(dòng)觸頭移到另一個(gè)分接頭上，然后再把另一個(gè)可動(dòng)觸頭也移到該分接頭上。這樣在不斷開(kāi)電路的情況下完成了分接頭的切換。為了防止可動(dòng)觸頭在切換過(guò)程中產(chǎn)生電弧，造成變壓器絕緣油劣化，在可動(dòng)觸頭、上串聯(lián)兩個(gè)接觸器KMa、KMb，將它們放在單獨(dú)的油箱里。當(dāng)變壓器切換分接頭時(shí)，首先斷開(kāi)KMa，將切換到另一個(gè)分接頭上，然后將KMa接通。另一個(gè)觸頭也采用同樣的切換步驟，使兩個(gè)觸頭都接到另一個(gè)分接頭上。切換裝置中的電抗器L是為了在切換過(guò)程中限流用的，當(dāng)兩個(gè)可動(dòng)觸頭在不同的分接頭上時(shí)，限制兩